第16講設(shè)計(jì)規(guī)則及應(yīng)用

1、Jason-zouJason-zou第第16講講 PCB設(shè)計(jì)規(guī)則及其應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)則及其應(yīng)用對(duì)于 PCB 的設(shè)計(jì)， Protel DXP 提供了詳盡的 10 種不同的設(shè)計(jì)規(guī)則，這些設(shè)計(jì)規(guī)則則包括導(dǎo)線放置、導(dǎo)線布線方法、元件放置、布線規(guī)則、元件移動(dòng)和信號(hào)完整性等規(guī)則。根據(jù)這些規(guī)則， ProtelDXP 進(jìn)行自動(dòng)布局和自動(dòng)布線。很大程度上，布線是否成功和布線的質(zhì)量的高低取決于設(shè)計(jì)規(guī)則的合理性，也依賴于用戶的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于具體的電路可以采用不同的設(shè)計(jì)規(guī)則，如果是設(shè)計(jì)雙面板，很多規(guī)則可以采用系統(tǒng)默認(rèn)值，系統(tǒng)默認(rèn)值就是對(duì)雙面板進(jìn)行布線的設(shè)置。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置 進(jìn)入設(shè)計(jì)

2、規(guī)則設(shè)置對(duì)話框的方法是在 PCB 電路板編輯環(huán)境下，從 Protel DXP 的主菜單中執(zhí)行菜單 命令 Design/Rules ，系統(tǒng)將彈出如圖 6 1 所示的 PCB Rules and Constraints Editor(P CB 設(shè)計(jì)規(guī)則和約束 ) 對(duì)話框。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院該對(duì)話框左側(cè)顯示的是設(shè)計(jì)規(guī)則的類型，共分 10 類。左邊列出的是 Design Rules( 設(shè)計(jì)規(guī)則 ) ，其中包括 Electrical （電氣類型）、 Routing （布線類型）、 SMT （表面粘裝元件類型）規(guī)則等等，右邊則顯示對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置屬性。 系統(tǒng)

3、將自動(dòng)當(dāng)前設(shè)計(jì)規(guī)則為準(zhǔn)，生成名為 Clearance_1 的新設(shè)計(jì)規(guī)則，廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 選項(xiàng)區(qū)域中選定一種電氣類型。在這里選定 Net 單選項(xiàng)，同時(shí)在下拉菜單中選擇在設(shè)定的任一網(wǎng)絡(luò)名。在右邊 Full Query 中出現(xiàn) InNet （ ）字樣，其中括號(hào)里也會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)名。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Short Circuit （短路）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置（短路）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 短路設(shè)置就是否允許電路中有導(dǎo)線交叉短路。設(shè)置方法同上，系統(tǒng)默認(rèn)不允許短路，即取消 AllowShort Circuit 復(fù)選項(xiàng)的選定，如 所示。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技

4、術(shù)學(xué)院 Un-Routed Net （未布線網(wǎng)絡(luò)）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 可以指定網(wǎng)絡(luò)、檢查網(wǎng)絡(luò)布線是否成功，如果不成功，將保持用飛線連接。 Un-connected Pin （未連接管腳）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 對(duì)指定的網(wǎng)絡(luò)檢查是否所有元件管腳都連線了。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院布線規(guī)則布線規(guī)則Routing廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Width （導(dǎo)線寬度）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置（導(dǎo)線寬度）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 導(dǎo)線的寬度有三個(gè)值可以供設(shè)置，分別為 Max width （最大寬度）、 Preferred Width （最佳寬度）、Min width （最小寬度）三個(gè)值，如圖 6 7 所示。系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)線寬度的默認(rèn)值為 1

5、0mil ，單擊每個(gè)項(xiàng)直接輸入數(shù)值進(jìn)行更改。這里采用系統(tǒng)默認(rèn)值 10mil 設(shè)置導(dǎo)線寬度。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院2. Routing Topology （布線拓?fù)洌ú季€拓?fù)洌?選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置拓?fù)湟?guī)則定義是采用的布線的拓?fù)溥壿嫾s束。 Protel DXP 中常用的布線約束為統(tǒng)計(jì)最短邏輯規(guī)則， 用戶可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)選擇不同的布線拓?fù)湟?guī)則。 Protel DXP 提供了以下幾種布線拓?fù)湟?guī)則。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Shortest ( 最短最短 ) 規(guī)則設(shè)置規(guī)則設(shè)置 最短規(guī)則設(shè)置如圖 所示，從 Topology 下拉菜單中選擇 Shortest 選項(xiàng)，該選項(xiàng)的定義是在 布線時(shí)連接所

6、有節(jié)點(diǎn)的連線最短規(guī)則。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Horizontal （水平）規(guī)則設(shè)置（水平）規(guī)則設(shè)置 水平規(guī)則設(shè)置如圖 6 9 所示，從 Topoogy 下拉菜單中選擇 Horizontal 選基。它采用連接節(jié)點(diǎn) 的水平連線最短規(guī)則。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Vertical （垂直）規(guī)則設(shè)置（垂直）規(guī)則設(shè)置 垂直規(guī)則設(shè)置如圖 6 10 所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Vertical 選項(xiàng)。它采和是連接所 有節(jié)點(diǎn)，在垂直方向連線最短規(guī)則。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Daisy Simple （簡(jiǎn)單雛菊）規(guī)則設(shè)置（簡(jiǎn)單雛菊）規(guī)則設(shè)置 簡(jiǎn)單雛菊規(guī)則設(shè)置如圖 6

7、 11 所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Daisy simple 選項(xiàng)。它采用的是使用鏈?zhǔn)竭B通法則，從一點(diǎn)到另一點(diǎn)連通所有的節(jié)點(diǎn)，并使連線最短。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Daisy-MidDriven （雛菊中點(diǎn)）規(guī)則設(shè)置 。該規(guī)則選擇一個(gè) Source （源點(diǎn)），以它為中心向左右連通所有的節(jié)點(diǎn)，并使連線最短。 Daisy Balanced （雛菊平衡）規(guī)則設(shè)置 。它也選擇一個(gè)源點(diǎn)，將所有的中間節(jié)點(diǎn)數(shù)目平均分成組，所有的組都連接在源點(diǎn)上，并使連線最短。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Star Burst （星形）規(guī)則設(shè)置 。該規(guī)則也是采用選擇一個(gè)源點(diǎn)，以星形方式去連接別

8、的節(jié)點(diǎn)，并使連線最短。 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Routing Priority （布線優(yōu)先級(jí)別）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)（布線優(yōu)先級(jí)別）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置置 該規(guī)則用于設(shè)置布線的優(yōu)先次序，設(shè)置的范圍從 0100 ，廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Routing Layers （布線圖）選層區(qū)域設(shè)置（布線圖）選層區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則設(shè)置布線板導(dǎo)的導(dǎo)線走線方法。包括頂層和底層布線層，共有 32 個(gè)布線層可以設(shè)置， 由于設(shè)計(jì)的是雙層板，只能使用 Top Layer 和 Bottom Layer 兩層。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Routing Corners （拐角）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置（拐角）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 布線的拐

9、角可以有 45 拐角、 90 拐角和圓形拐角三種，廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院6 Routing Via Style （導(dǎo)孔）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置（導(dǎo)孔）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Mask （阻焊層設(shè)計(jì)）規(guī)則用于設(shè)置焊盤到阻焊（阻焊層設(shè)計(jì)）規(guī)則用于設(shè)置焊盤到阻焊層的距離，有如下幾種規(guī)則。層的距離，有如下幾種規(guī)則。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Plane （內(nèi)層設(shè)計(jì)）（內(nèi)層設(shè)計(jì)） Plane （內(nèi)層設(shè)計(jì)）規(guī)則用于多層板設(shè)計(jì)中，有如下幾種設(shè)置規(guī)則。 1 Power Plane Connect Style （電源層連接方

10、式）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置電源層連接方式規(guī)則用于設(shè)置導(dǎo)孔到電源層的連接，其設(shè)置界面如圖 6 24 所示廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Power Plane Clearance （電源層安全距離）選項(xiàng)（電源層安全距離）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置區(qū)域設(shè)置廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院3 Polygon Connect style （敷銅連接方式）（敷銅連接方式）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則用于設(shè)置多邊形敷銅與焊盤之間的連接方式廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院Testpiont （測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)）規(guī)則用于設(shè)計(jì)測(cè)試點(diǎn)（測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)）規(guī)則用于設(shè)計(jì)測(cè)試點(diǎn)的形狀、用法等的形狀、用法等廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)

11、院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 4 Layers Pais （使用板層對(duì)）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 在設(shè)計(jì)多層板時(shí)，如果使用了盲導(dǎo)孔，就要在這里對(duì)板層對(duì)進(jìn)行設(shè)置。對(duì)話框中的復(fù)選取項(xiàng)用于選擇是否允許使用板層對(duì)（ layers pairs ）設(shè)置。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 啟動(dòng)向?qū)?【下一步】,將新建規(guī)則命名為PWR_GND選Clearance Constraint廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 例子僅應(yīng)用于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（GND）。選擇 “一個(gè)網(wǎng)絡(luò)”廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 條件值

12、下面選擇應(yīng)用網(wǎng)絡(luò) “GND”廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 設(shè)定新建規(guī)則的優(yōu)先級(jí)?？赏ㄟ^【增加優(yōu)先級(jí)】、【減小優(yōu)先級(jí)】來設(shè)定規(guī)則的優(yōu)先級(jí)。【下一步】廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 完成廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 點(diǎn)擊完成后，出現(xiàn)規(guī)則對(duì)話框，里面暫時(shí)沒新規(guī)則廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 單擊【適用】在Clearance下就出現(xiàn)了新建規(guī)則的名稱廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 在約束選擇框內(nèi)設(shè)定最小間隙，單擊確定，規(guī)則創(chuàng)建完成。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院刪除規(guī)則刪除規(guī)則 鼠標(biāo)右擊彈出對(duì)話框，選刪除名稱上出現(xiàn)一條橫線。 單擊【適用】完成操作。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院印刷電

13、路板工藝印刷電路板工藝 P CB 布線工藝設(shè)計(jì)的一般原則和抗干擾措施 在 PCB 設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟， PCB 布線有單面布線、雙面布線和多層布線。為了避免輸入端與輸出端的邊線相鄰平行而產(chǎn)生反射干擾和兩相鄰布線層互相平行產(chǎn)生寄生耦合等干擾而影響線路的穩(wěn)定性，甚至在干擾嚴(yán)重時(shí)造成電路板根本無法工作，在 PCB 布線工藝設(shè)計(jì)中一般考慮以下方面：廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1 考慮 PCB 尺寸大小 PCB 尺寸過大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；尺寸過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。應(yīng)根據(jù)具體電路需要確定 PCB 尺寸。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)

14、學(xué)院 2 確定特殊元件的位置 確定特殊元件的位置是 PCB 布線工藝的一個(gè)重要方面，特殊元件的布局應(yīng)主要注意以下方面： 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互離得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。 若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上 的位置相適應(yīng)。應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大

15、它們之間的距離，以免放電引出意外短路。 帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 重量超過 15g 的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件， 不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院3 布局方式布局方式采用交互式布局和自動(dòng)布局相結(jié)合的布局方式。布局的方式有兩種：自動(dòng)布局及交互式布局，在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布局，完成對(duì)特殊元件的布局以后，對(duì)全部元件進(jìn)行布局，主要遵循以下原則： 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信

16、號(hào)盡可能保持一致的方向。 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于 2mm 。電路板的最佳形狀為矩形。長(zhǎng)寬比為 3:2 或 4:3 。電路板面尺寸大于 200 150mm 時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院4 電源和接地線處理的基本原則電源和接地線處理的基本原則 由

17、于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，對(duì)電源和地的布線采取一些措施降低電源和地線產(chǎn)生的噪聲干擾，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。方法有如下幾種：廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電源、地線之間加上去耦電容。單單一個(gè)電源層并不能降低噪聲，因?yàn)?，如果不考慮電流分配，所有系統(tǒng)都可以產(chǎn)生噪聲并引起問題，這樣額外的濾波是需要的。通常在電源輸入的地方放置一個(gè)1 10 F 的旁路電容，在每一個(gè)元器件的電源腳和地線腳之間放置一個(gè) 0.01 0.1 F 的電容。旁路電容起著濾波器的作用，放置在板上電源和地之間的大電容（ 10 F ）是為了濾除板上產(chǎn)生的低頻噪聲（如 50/60Hz 的工頻噪聲）。板上工作的元器件產(chǎn)生的噪聲通常在 100MHz 或更高的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生諧振，所以放置在每一個(gè)元器件的電源腳和地線腳之間的旁路電容一般較?。s 0.1 F）。最好是將電容放在板子的另一面，直接在元件的正下方，如果是表面貼片的電容則更好。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線 電源線 信號(hào)線， 通常信號(hào)線寬為： 0.2 0 .3mm ，最細(xì)寬度可達(dá) 0.05 0 .07m